CN101599658A - 锂电池组充电容量均衡控制方法及其保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种锂电池组充电容量均衡控制方法，特点是在充电过程中，在过充电保护电压和均衡恢复电压之间的充电均衡区间内增加两个采样点，分别为均衡启动电压和过充恢复电压，均衡过程在均衡启动和均衡停止的区间内都动作，在均衡阶段使充电器一直为电池组充电。该方法通过一种充电均衡电路来实现。由于采用了本发明的电池保护IC，充电过程可以均衡更长的时间，不仅均衡能量至少提高2倍，充电时间也缩短了。

Description

锂电池组充电容量均衡控制方法及其保护装置

技术领域

本发明涉及一种电池保护方法和电池保护装置，尤其是涉及一种串联锂电池充电保护方法及其充电保护装置。

背景技术

现在笔记本、电动工具等便携式产品的应用越来越广泛，使用的电池电压也越来越高。为满足其要求，需要把多节锂电池电芯串联来满足要求。在这种情况下，多节电芯的电压检测、管理和保护显得日益重要。目前针对这点开发出多款保护IC，通过IC中的电压检测电路测试电池组中每节电芯的电压，在充电状态下，当电芯电压大于预设过充保护电压值时，由可编程器件发出信号控制开关电路动作，关断充电回路，完成对电池组过充电的电压保护；在放电状态下，当电芯电压小于预设过放保护电压值时，由可编程器件发出信号控制开关电路动作，关断放电回路，完成对电池组过放电的电压保护。但在要求较高的输出电压而串联使用多节电芯时，由于电芯之间的差异，充电时时会产生不均衡现象，使各节电芯电压不同，一般在充电过程中设置一个均衡区间，在此区间内，通过在串联锂电池保护系统设置的电芯平衡电路，以及该电芯平衡电路在可编程器件的控制下，可平衡串联锂电池中电芯之间的电压差。

可编程器件通过电压检测电路测试电池组中每节电芯的电压值，在充电状态时，当电芯电压大于预设平衡启动电压，且有两节以上(包括两节)电芯的电压值之差超过预设平衡电压时，由可编程器件发出信号控制电池平衡电路动作，完成对电芯电压不平衡的校正。可编程器件可以是单片机，也可以是现场可编程门阵列、复杂可编程逻辑器件等其他可编程器件，系统控制部分，例如可在计算机上运行管理软件，包括发出指令通知可编程器件修改电芯保护参数，将可编程器件传来的数据输入数据库以便对电芯保护进行管理。

图1是现有平衡启动电压设置方法示意图，在上述现有方案中，涉及到预设平衡启动电压值的问题。可编程器件仅预设一个平衡启动电压，即，将过充电保护电压设置为平衡启动电压，一般为4.3伏。过充电恢复电压设置为均衡停止电压，一般为4.1伏，两个电压之间形成一个均衡区间。在该均衡区间内，控制充电电路停止工作，启动电压平衡，当各个电芯之间的电压差小于预设的值，电路恢复充电，如此往复进行。因为在均衡期间，各个电芯均停止充电，这种充电保护方法是造成目前锂电池组充电时间过长的原因之一。

发明内容

本发明的目的在于提出一种设置均衡启动电压的方式和实现该方法的装置，使锂电池组充电过程可以均衡更长的时间，不仅均衡能量提高，充电时间也能缩短。

为了实现本发明的目的，提出一种锂电池组充电容量均衡控制方法，该方法在充电过程中，在过充电保护电压和均衡恢复电压之间的充电均衡区间内增加两个采样点，分别为均衡启动电压和过充恢复电压，均衡过程在均衡启动和均衡停止的区间内都动作，在均衡阶段使充电器一直为电池组充电。所述的过充电保护电压为4.3伏，均衡启动电压为4.2伏，过充电恢复电压为4.15，均衡停止电压为4.1伏。

本发明还提出一种锂电池组充电容量均衡控制装置，该控制装置具有充电均衡电路，该均衡电路包括：

一均衡模块，检测电池组中各个单体的电压，对电池单体电压进行容量均衡控制；

一保护模块，检测电池组中各个单体的电压，当检测到单体电压过高，控制充放电开关断开，当检测到单体电压低于恢复电压，打开充放电开关继续充电；

多个MOS管，所述锂电池组的多个电池单体分别与一个所述MOS管相连，可以对处于均衡状态的电池单体放电。

附图说明

图1是现有技术均衡启动电压设置方法的示意图；

图2是本发明均衡启动电压设置方法的示意图；

图3是本发明充电平衡电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做详细说明。

图2是本发明均衡启动电压设置方法的示意图，如图所示，本发明改变现有技术中对均衡启动电压的设置，在本发明的方案中，充电保护与均衡启动电压的设置涉及4个电压点：4.3伏的过充保护，4.2伏的均衡启动，4.15伏的过充恢复和4.1伏的均衡停止。

本方案和先有技术相比增加了两个采样点，均衡过程在均衡启动和均衡停止的区间内都动作，因此，获得了更长的均衡时间和更短的充电时间。均衡更长时间是说传统保护是切断充电器才开始均衡，本方案在切断之前就开始均衡，在均衡阶段充电器也是一直为电池组充电，在整个均衡区间电池组的容量始终在增加。

到充电过程末期，随着充电的进行，进入均衡区间，此时，充电末期充电器与电池组压差较小，充电电流可能只有一两百毫安(充入电池的电流)，而均衡电流有100毫安(从电池放出的电流)，所以容量较多的电池末期的充电电流只有几十毫安。当电压较高的电池到达设置的电压点，会在均衡区间进行放电，且由于充电末期，充电电流已经在毫安级别，均衡电流占充电电流较大比例，充电保护不会马上动作，这样可使电池持续充电缩短充电时间，还可均衡更多的时间。

图3是本发明充电平衡电路示意图。该平衡电路有两个检测模块和MOS管组成。充电过程中均衡模块和保护模块同时检测电池组中各个单体的电压，当到达均衡点时，均衡模块检测到电池单体电压可进行容量调整，就打开相应MOS开始对容量多的电池放电，这时整个电池组还在充电，电池组容量继续上升，当到达保护点时，保护模块检测到单体电压过高，这时控制充放电开关断开，停止充电。由于停止充电，均衡模块的容量调整继续进行，当单体电压低于保护模块的恢复电压时，保护模块检测到电池组电压恢复到安全区间，这时打开充放电开关继续充电。如此循环，当电池组中单体容量趋于一致时，由于充电器电压低于均衡启动电压乘电池组单体个数，这时停止均衡，由于电池组与充电器没有压差，自动停止充电。由于采用了本发明的电池保护IC，充电过程可以均衡更长的时间。不仅均衡能量至少提高2倍，充电时间也缩短了。

Claims (3)

1.一种锂电池组充电容量均衡控制方法，其特征在于，在充电过程中，在过充电保护电压和均衡恢复电压之间的充电均衡区间内增加两个采样点，分别为均衡启动电压和过充恢复电压，均衡过程在均衡启动和均衡停止的区间内都动作，在均衡阶段使充电器一直为电池组充电。

2.根据权利要求1所述的均衡控制方法，其特征在于，所述的过充电保护电压为4.3伏，均衡启动电压为4.2伏，过充电恢复电压为4.15，均衡停止电压为4.1伏。

3.实施如权利要求1或2的锂电池组充电容量均衡控制装置，其特征在于，该控制装置具有充电均衡电路，该均衡电路包括：

一均衡模块，检测电池组中各个单体的电压，对电池单体电压进行容量均衡控制；

一保护模块，检测电池组中各个单体的电压，当检测到单体电压过高，控制充放电开关断开，当检测到单体电压低于恢复电压，打开充放电开关继续充电；

多个MOS管，所述锂电池组的多个电池单体分别与一个所述MOS管相连，可以对处于均衡状态的电池单体放电。

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